【《某蜗轮箱体零件工艺规程设计分析案例》9000字】

第I第页某蜗轮箱体零件工艺规程设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u920某蜗轮箱体零件工艺规程设计分析案例 1246641.1确定毛坯的制造形式 1314841.2确定机械加工余量和毛坯尺寸和公差 223231.3定位基准的选择 5129811.3.1精基准的选择 5123611.3.2粗基准的选择 696201.4制定工艺路线 690391.4.1零件表面加工方法的选择 6230931.4.3制定工艺路线 726691.5确定切削用量以及基本工时 1429391.5.1工序四钻6×∅10切削用量以及基本时间的确定 14250601.5.2工序五粗镗孔∅52、半精镗、精镗孔∅52 161.1确定毛坯的制造形式由零件图和技术要求可知，零件材料选择灰铸铁，HT200。由于考虑到工件在使用过程中经常承受交变载荷，因此我选择采用铸件来使金属纤维尽量不被切断同时保证工件的工作可靠性。由于零件年产量要求为6000件，已经达到了大批量生产水平，而且零件的轮廓尺寸并不算太大，于是我查阅《机械加工工艺手册第2版》表3.1-20决定采用砂型铸造机器造型的方法来铸造毛坯。此外，为了消除残余应力，铸造后应当安排人工时效处理。这对提高生产率，保证加工质量也有利。其中将蜗轮箱体零件图上标注为不需要加工的零件尺寸设置为自由公差度，可以通过铸造来直接取得。通过查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》中的表主要加工表面基本尺寸加工余量等级MA机械加工余量尺寸公差数值备注∅76端面136F1.53.2单侧加工∅52∅52F1.51.8孔降一级，单侧加工底面148F3.01.5降一级，单侧加工∅35∅35F1.51.6孔降一级，单侧加工∅35端面39F1.51.6孔降一级，降一级，单侧加工1.2确定机械加工余量和毛坯尺寸和公差通过参考《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节，我决定灰铸铁金属型铸造的公差以及机械加工余量按GB/T6414-1999铸件，至此，尺寸公差与机械加工余量确定。求最大的轮廓尺寸通过观察蜗轮箱体零件图，便可计算出轮廓尺寸，长150mm，宽148mm，高180mm，故此零件的最大轮廓尺寸为180mm。选取公差等级CT由查阅《实用机械制造工艺设计手册》表2−3可知，对于大批量生产零件，该铸件的公差等级CT范围为8−10级，取10，即CT为100级。求铸件尺寸公差通过已确定的加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查阅《机械制造技术基础课程设计指南》表5−3查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。求机械加工余量等级由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5，铸造方式为砂型铸造机器造型的方法来铸造，铸件材料为灰铸铁，由此可得机械加工余量等级范围为D−F级，因此选用F级。求机械加工余量（RMA）对于所有的加工表面都取同一个数值，通过查阅机械制造技术基础课程设计指南》表5−4，结合蜗轮箱体零件的最大轮廓尺寸为180mm，机械加工余量等级为F级，因此可得出蜗轮箱体零件的RMA数值为2mm。求毛坯的基本尺寸如下图中，A面和B面都属于双侧加工，通过参考《机械制造技术基础课程设计指南》第五章中的第一节的式5−2R=F+2RMA+CT/2（2-1）式中R——毛坯尺寸，单位为mm；F——基本尺寸，单位为mm；RMA——机械加工余量，单位为mm；CT——公差等级即R=136+2×2+3.6/2=141.8mm。C面为单侧加工，参考《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节的式5-3R=F+RMA+CT/2（2-2）即R=108+2+3.6/2=111.8mm。其他表面的毛坯尺寸原则上只需要将查表所得的余量值加到零件的各个尺寸上即可，但是为了避免材料的浪费以及节省加工时间，同时保证到按此余量加工后能达到零件图样要求的尺寸、位置公差度、表面粗糙度以及形状，我对毛坯加工余量做了一些适应于实际生产的调整，具体调整如下：∅76mm上圆面。表面粗糙度为Ra25μm，直接铸件。∅76mm端面。表面粗糙度为Ra11.5μm，需要粗铣。查表可得，CT为10，加工余量为4mm。∅52内孔。表面粗糙度为Ra1.6μm，需要粗镗、半精镗和精镗。粗镗，∅36，单边余量为6.5mm。半精镗，∅49，单边余量为1mm。精镗，∅51mm。单边余量为0.5mm，故总的单边加工余量为8mm。底面表面粗糙度均为Ra11.5μm。需要粗车。查表可得，底面的加工余量为4mm。∅35mm的内孔。表面粗糙度为Ra0.8μm。需要钻、扩、铰。查表可得其单边余量为5mm。∅35mm端面。表面粗糙度为Ra3.2μm。需要粗车、半精车。查表可得其单边余量为4mm。最后可得毛坯尺寸如下表主要加工表面零件尺寸单边加工余量毛坯尺寸允许偏差∅76端面1364140±1.6∅52∅528∅36±1.4底面1484152±1.6∅35∅355∅25±1.2∅56端面1484152±1.6由上表所得数据可会知出蜗轮箱体零件毛坯图如图1−3所示，圆角半径为R2mm，热处理方式为铸造后安排人工时效处理。图1-3蜗轮箱体零件毛坯图1.3定位基准的选择定位基准总的来说分为粗基准与精基准，通常来说我们先确定好精基准，其次再开始确定粗基准。1.3.1精基准的选择精基准的选择主要考虑到基准重合这一重要的原则。对于我所研究的蜗轮箱体零件来说，为了达到基准统一重合，我优先选择∅120mm内孔二等中心线作1.3.2粗基准的选择按照相关零件的粗基准的选择原则，即当零件有不需要加工的表面时，首先应当以不需要加工的表面作为粗基准；若一零件同时有多个不需要加工的表面时，则应该选择以与加工表面要求的相对位置精度比较高的不加工的表面来作为粗基准。通过从零件的分析来看，此零件以不加工的∅120mm的外圆面来作为1.4制定工艺路线1.4.1零件表面加工方法的选择首先本零件的材料为灰铸铁HT200，它的主要加工表面包含如下内孔、端面、外圆面和螺纹孔等。其加工方法的选择如下。下端面。本零件的下端面由于未标注公差尺寸，根据GB1800−79规定其公差等级按IT11，表面粗糙度都为Ra12.5μm∅120mm孔。未标注尺寸公差，其公差等级按IT11，表面粗糙度没有给定，经粗镗、半精镗。∅35mm孔。未标注尺寸公差，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra0.8μm，需要钻、扩、铰。∅56mm外圆阶梯面。其表面粗糙度为3.2μm，需要粗车、半精车、精车。∅76孔上下端面。未标注尺寸公差，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra25μm，直接铸造。∅52mm内孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra1.6μm∅24mm孔端面凸台。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度无要求，铸造即可。M6的内螺纹孔。无特殊要求，钻、攻丝即可。3×M6的内螺纹孔。下沉8mm，钻、攻丝即可。6×M10的内螺纹孔。无特殊要求，钻、攻丝即可。6×∅10mm孔，无特殊要求，使用麻花钻钻即可。1.4.3制定工艺路线在制定工艺路线时，首先应当需要保证待加工的零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度的技术要求。由于零件需要进行大批量的成产，因此应尽量选择通用机床配合的专用夹具，并同时要保证工序集中来提高加工的生产效率，除此以外，加工的经济效应也是不可忽视的重要一点。现初步拟定机械加工工艺路线如下：工艺路线方案一：工序一：铸造成型工序二：热处理，对毛坯进行时效处理，使其硬度达到HBS187−220工序三：粗车底面工序四：粗镗孔∅120，粗镗孔∅52工序五：粗铣两端面，粗铣∅工序六：热处理工序七：半精镗孔∅52工序八：粗车∅56外圆面，半精车。工序九：粗车∅76外上端面工序十：精镗∅52内孔工序十一：钻、扩、铰∅35的内孔工序十二：粗铣∅24端面工序十三：攻螺纹M10工序十四：攻∅120孔端面螺纹6-M6工序十五：攻∅56端面螺纹6-M6工序十六：钻孔工序十七：去毛刺、清洗工序十八：入库工艺路线方案二：工序一：铸造成型工序二：热处理，对毛坯进行人工时效处理工序三：粗铣底面工序四：钻底面6-∅10孔工序五：粗镗、半精镗、精镗孔∅52工序六：粗铣∅76端面工序七：粗车、半精车、精车∅56端面工序八：钻6−M6孔工序九：钻3-M6孔工序十：钻M6攻螺纹工序十一：钻M10孔攻螺纹工序十二：钻、扩、铰∅35内孔工序十三：去毛刺、清洗工序十四:终检、入库以上两个方案的主要特点在于：方案一是先加工∅120mm以及∅52的孔，然后再开始加工端面，但是方案二则与其完全相反，是首先粗加工端面，然后再进行镗孔。经过对比，方案一的弊端就在于违背了先加工面后加工孔的原则，虽然其加工的工序可以保证零件的左右端面以及下端面与孔的中心线的位置精度，但是在毛坯上钻孔，容易使镗刀引偏，从而导致不必要的损失。但是方案二中选择了先粗加工左右端面然后再进行钻孔，就可以避免了上述情况，而且还方便于保证零件的精度要求。鉴于上述比较，我决定选择方案二，其中详细的1.5确定切削用量以及基本工时切削用量包括了切削速度v、进给量f还有被吃刀量ap下面按照指导老师要求分别就工序钻6×∅10和工序车∅52孔两道工序来进行详细的说明。1.5.1工序四钻6×∅10切削用量以及基本时间的确定设备我选用Z3025摇臂钻床。刀具我选择使用莫氏圆锥号为1号的高速钢右旋锥柄麻花钻（GB/T1438.1-2008）确定进给量f按照加工要求来确定进给量。钻头直径为d0=8.5mm，由于蜗轮箱体零件的材料为灰铸铁且硬度大于200HBW，硬度为210HBW，查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第3版）表3-20可得，进给量f的取值范围为0.05~1.6mm/r。综上所述，经查表，可选取f=0.1mm/r。通过查阅Z3025摇臂钻床的可用进给量，发现f计算背吃刀量aap=10−0确定基本时间T由蜗轮箱体零件图可知孔深l=12mm，查《切削用量简明手册》表15−74，计算刀具切入长度ll1Tj可得出l1=4mm，对于钻孔的切出长度选取l2=4mm，则（4）确定切削速度v通过查阅《机械制造工艺学》（第二版）表5−52可得出切削速度v的计算公式为v=cvdkv式中，通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5-52，由于蜗轮箱体零件采用的材料为灰铸铁，麻花钻材料为高速钢且进给量f=0.1mm/r＜0.3mm/r所以可确定cv=8.1，zv=0.25，yv=0.55，m=0.125，x=0。再通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5-53，可得：根据所选择的莫氏圆锥号为1号的高速钢右旋锥柄麻花钻（GB/T1438.1-2008）的耐用度T=45min，得修正系数kTv=1.0，根据所选材料灰铸铁硬度为210HBW，可得修正系数kMv=0.88，钻孔时工件经过退火热处理，得修正系数kSv=0.9,；刀具莫氏圆锥号为1号的高速钢右旋锥柄麻花钻（GB/T1438.1−2008）材料为高速钢kvv=8.1查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5-54可得Z3025钻床的标准主钻速为n=630r/min。检验机床功率通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5−5可得出转矩T以及切削功率PmT=CTdPm=Tv30其中式中，CT=0.206，zT=2.0，yT=0.8，kT=kMTkk因此由式（2-7）可得出钻孔时的转矩T为T=0.206×由式（2-8）可得出切削功率PmP通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）标5-14可得，Z3025摇臂钻床的主轴最大的转矩为Tm=196.2N∙m，同时Z3025主电动机功率PE=2.2kW，由于T=1.56N·m＜T1.5.2工序五粗镗孔∅52、半精镗、精镗孔∅52本道工序包含了粗镗、半精镗和精镗∅52孔上端面。蜗轮箱体零件所用材料为HT200灰铸铁，其硬度为210HBW，其抗拉强度σb=200Mpa计算工步1粗镗∅52孔的切削用量。选用YG6硬质合金刀具，首先我根据《机械制造工艺及设备手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，接着根据《机械制造工艺及设备手册》表5-3选用副偏角κr'=10°，再根据背吃刀量a第一次进刀ap1=3.5mm；第二次进刀a进给量f根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-91，可得车刀尺寸位20×20mm，进给量为3.5和3，其中进给量的可选范围在0.25~0.35和0.12~0.25之间，为了保证两次进刀的统一，选取进给量f=0.25mm/r。通过查阅关于CA6140卧式车床的进给量表，发现选取的进给量f=0.25mm/r完全符合，因此确定进给f=0.25mm/r。计算切削速度根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-62，切削速度的计算公式为:vc=Ckv=k根据表5-62可查得：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。通过查阅表5-64，YG6硬质合金刀具材料为硬质合金，蜗轮箱体零件材料为铸铁，其耐用指数m=0.2,,耐用度T=60min，κr＞0°，所以可得kTv=1，同时蜗轮箱体零件材料为灰铸铁，硬度为210HBW，所以kM将上述的修正系数带入式（2-10），计算得k又因为是内表面加工，所以要用外圆的车削速度乘以系数0.9。由式（2-9）计算第一次的进刀车削速度𝑣为：v第二次进刀车削速度𝑣为：v确定机床的主轴转速第一次进刀：n第二次进刀n由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有560r/min和710r/min。但是如果n1=710r/min。则速度的损失过大，故因此选用n1=560r/min，则实际切削速度为：vv（5）检验机床功率因为在其余参数都相同的情况下，第二次的进刀的切削速度大于第一次的进刀速度，所以切削力也大于第一次的切削力，因此只需要校核第二次进刀的功率，如若满足那么第一次进刀也自然满足。由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-58得出切削力公式：Fc=CkFc=根据表5-58可得：CFc=900，xFckMF=HBS由于蜗轮箱体零件材料为灰铸铁，YG6硬质合金刀具的材料为硬质合金，由表5-60可知nF=0.4k由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-61可得kκrk将CFc=90，xFcF切削时CA6140车床所消耗的功率：P由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可知CA6140车床电机功率为7.5KW＞1.49KW，完全满足需求，所以所切削的用量合理，即最后确定切削用量：ap1=3.5mm，a粗镗孔所需要的工时通过查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》表5−133可得机动时间的计算公式：Tj=l+式中，𝑙——切削加工长度（mm）；l1l2——刀具切出长度（mm）=l3𝑖——进给次数，𝑖=1由表得式：l1由于第一次进刀可得：apll2选用4mm，由于是大批生产零件，l3=0mm。将l1T第二次进刀：由ap=3mmll2选用4mm，由于是大批生产零件，l3=0mm。将l1=1T所以工步1总的所用工时为：T计算工步2半精镗∅52选用YG6硬质合金刀具，根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，根据表5-2选用主偏角κr=60°，根据表5-3选用副偏角κr'=10°，根据表5-4选用刃倾角λs=0°。根据表5-14选用刀杆尺寸为20X20mm。根据《确定背吃刀量a由于ap进给量f根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-53可得：由于表面粗糙度为Ra1.6，副偏角κr'=10°，刀尖半径rε=0.8mm，进给量f可选范围为0.15~0.25mm之间，因为是半精镗内孔加工，进给量取较小值，故选取进给量f=0.计算切削速度根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-62可得切削速度的计算公式为：vckv根据表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-64，YG6刀具为硬质合金，工件材料为铸铁，耐用指数m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，所以kTv=1，工件硬度为210HBW，所以kMv=将上述查表所得的各修正系数带入式(2-17)，计算得：k由于是内表面加工，故要用外圆的车削速度乘以系数0.9。由式(2-16)计算切削速度𝑣为：v确定机床的主轴转速n由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有500（r/min）和560（r/min），如选n1=500r/min则会出现速度损失v(5)检验机床功率通过《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-58可得切削力的计算公式为：FckF根据表5-58可得：CFc=900，xFc=1，ykMF由于蜗轮箱体零件的材料为灰铸铁，其刀具材料为硬质合金，由表可知nF=0.4k由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-61可得kκrF=0.94k将CFc=900，xFc=1，F切削时所消耗的功率P由表5-131可知CA6140电机功率为7.5kW，完全满足要求，所以所切削用量合理，所以最后确定切削用量：ap=1计算半精镗工时通过查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-133所得机动时间计算公式：Tj式中，𝑙——切削加工长度（mm）；l1l2——刀具切出长度（mm）=l3𝑖——进给次数。由表可得：l1将ap=1mm，κrll2选用4mm，由于是大批生产零件，l3=0mm。将l1T计算工步3精镗∅52mm选用YG6X硬质合金刀具，根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，根据表5-2选用主偏角κr=60°，根据表5-3选用副偏角κr'=10°，根据表5-4选用刃倾角λs计算背吃刀量aap=0.5mm